Forward acoustic problem analysed by Boundary Element Method

• Autorzy: Sikora Jan

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.01.55

Warianty tytułu

PL

Analiza zagadnień akustycznych Metodą Elementów Brzegowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

n this paper, the influence of the numerical integration of the singular integrands on the precision of calculation for the forward acoustic problems was presented. The acoustic problem was described by the Helmholtz equation in 2D space. As a state variable, the velocity potential was selected. Analysis was conducted in the frequency domain. Singular integrands were calculated by subtracting out the singular term, which could be calculated analytically. It was proved that such an approach provides high-precision results formulated for acoustic problems, even for the coarse discretization of the boundary. For calculations, the benchmark proposed in [13] was used.

PL

W tym artykule zbadano wpływ całkowania osobliwego na dokładność obliczeń zagadnienia prostego dla problemów akustycznych. Opis matematyczny sprowadzono do równania Helmholtza w przestrzeni 2D. Jako zmienną stanu wybrano potencjał prędkości przeprowadzając obliczenia w przestrzeni częstotliwości. Osobliwe wyrażenia podcałkowe obliczono metodą odjęcia członu osobliwego tak aby funkcja podcałkowa była nieosobliwa, zaś człon osobliwy, aby było można scałkować analitycznie. Wykazano, że takie podejście zapewnia bardzo dobrą dokładność dla zagadnień prostych formułowanych w akustyce nawet przy bardzo skromnej dyskretyzacji brzegu analizowanego obszaru. Do obliczeń wykorzystano benchmark zaproponowany w pracy [13].

Słowa kluczowe

EN

numerical integration of singular integrals; precision of calculation for Helmholtz equation in 2D space; forward problem for Acoustic Transmission Tomography

PL

całkowanie całek osobliwych; precyzja obliczeń równania Helmholtza w przestrzeni 2D; zagadnienie proste w Transmisyjnej Tomografii Akustycznej

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 1
• Strony: 274--277
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sikora Jan

• Research & Development Centre Netrix S.A., Związkowa 26, 20-148 Lublin, Poland
• University of Economics and Innovation in Lublin, ul. Projektowa 4, 20-209 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9492-5818

Bibliografia

• [1] Abramowitz M., Stegun I.A., Handbook of mathematical functions with formulas, graphs, and mathematical tables. John Wiley, New York, 1973.
• [2] Jackson J.D., Classical Electrodynamics, 3rd ed. New York: Wiley, 1999, 238–242, ISBN: 978-0-471-30932-1.
• [3] Jabłoński P., Metoda Elementów Brzegowych w analizie pola elektromagnetycznego, Częstochowa University of Technology (2003), in Polish
• [4] Kłosowski G., Rymarczyk T., Cieplak T., Niderla K., SkowronŁ., Quality Assessment of the Neural Algorithms on the Example of EIT-UST Hybrid Tomography, Sensors, 20 (2020), No. 11, 3324.
• [5] Koulountzios P., Rymarczyk T., Soleimani M., A triple-modality ultrasound computed tomography based on full-waveform data for industrial processes, IEEE Sensors Journal, 21 (2021), No. 18, 20896-20909.
• [6] Rymarczyk T., Kłosowski G., Hoła A., Sikora J., Wołowiec T., Tchórzewski P., Skowron S., Comparison of Machine Learning Methods in Electrical Tomography for Detecting Moisture in Building Walls, Energies, 14 (2021), No. 10, 2777.
• [7] Kłosowski G., Hoła A., Rymarczyk T., Skowron Ł., Wołowiec T., Kowalski M., The Concept of Using LSTM to Detect Moisture in Brick Walls by Means of Electrical Impedance Tomography, Energies, 14 (2021), No. 22, 7617.
• [8] Kłosowski G., Rymarczyk T., Kania K., Świć A., Cieplak T., Maintenance of industrial reactors supported by deep learning driven ultrasound tomography, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability; 22 (2020), No 1, 138–147.
• [9] Gnaś, D., Adamkiewicz, P., Indoor localization system usingUWB, Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 12 (2022), No. 1, 15-19.
• [10] Styła, M., Adamkiewicz, P., Optimisation of commercial building management processes using user behaviour analysis systems supported by computational intelligence and RTI, Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 12 (2022), No 1, 28-35.
• [11] Korzeniewska, E., Sekulska-Nalewajko, J., Gocawski, J., Drożdż, T., Kiebasa, P., Analysis of changes in fruit tissue after the pulsed electric field treatment using optical coherence tomography, EPJ Applied Physics, 91 (2020), No. 3, 30902.
• [12] Korzeniewska, E., Krawczyk, A., Mróz, J., Wyszyńska, E., Zawiślak, R., Applications of smart textiles in post-stroke rehabilitation, Sensors (Switzerland), 20 (2020), No. 8, 2370.
• [13] Kirkup S., The Boundary Element Method in Acoustics: A Survey, Article in Applied Sciences, April 2019, DOI: 10.3390/app9081642
• [14] Krawczyk A., Fundamentals of mathematical electromagnetism, Instytut Naukowo-Badwczy ZTUREK, Warszawa 2001, (in Polish).
• [15] de Munck JC, Faes TJ, Heethaar, The boundary element method in the forward and inverse problem of electrical impedance tomography, RM. IEEE Trans Biomed Eng., 47 (2000), No. 6, 792-800

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).